人工關(guān)節(jié)假體表面采用微弧氧化摻銅二氧化鈦納米涂層的抗菌性能與促成骨細胞生物活性的實驗研究.pdf

1、本研究分為三部分：
　　第一部分：微弧氧化摻銅二氧化鈦納米涂層的制備及表征檢測
　　目的：采用微弧氧化技術(shù)將鈦金屬假體的二氧化鈦納米涂層中注入銅離子，以制備含銅離子的微弧氧化微孔涂層，并檢測其表證。 方法：在微弧氧化電解液中引入A酸銅，實驗參數(shù)為怛流模式下，電壓420 V、占空比20％、頻率500 Hz、處理時間5 min，電流密度為16.5 A/dm2等，制備含銅離子的微弧氧化摻銅二氧化鈦（Cu-TiO2)納米涂層，

2、然后檢測該涂層的形貌特征、化學(xué)組成，以及離子溶出物等表證。
　　結(jié)果：檢測顯示在鈦金屬表而的微弧氧化攙銅二氧化鈦(Cu-TiO2) 納米涂層中，己形成含多孔的納米級二氧化鈦涂層，并同時含有一定濃度的銅離子，而相組成均為銳鈦礦TiO2，涂層的形貌特征和相組成尤顯著改變。微弧氧化CU-T1O2納米涂層中的各離子成份呈均勻分布，鈣磷比為1.68 , 當浸泡于緩沖溶液中，涂層能向溶液中釋放銅、鈣、磷等離子。
　　結(jié)論：應(yīng)用微弧氧化技

3、術(shù)，在鈦金屬微弧氧化電解液中引入乙酸銅，可在鈦金屬表而氧化膜中摻入銅離子，形成Cu-TiO2納米涂層，對涂層表而形貌的相組成尤顯著影響，并改善了涂層的鈣隣比，使其iii接近于理想的牛物活性材料。
　　第二部分：微弧氧化摻銅二氧化鈦納米涂層的抗菌性能檢測
　　目的：探討微弧氧化摻銅二氧化鈦（Cu-TiO2)納米涂層對金黃色葡萄球菌的抗菌性能。
　　方法：以Cu-TiO2、TiO]涂層作為實驗組A、B，純T i片作為對照組

4、，以金黃色葡萄球菌菌株 ATCC25923為實驗菌株。將金黃色葡萄球菌菌株ATCC25923接種與各材料培養(yǎng)〗、4、6、8天，觀察抑菌效果；將實驗菌株與各材料的離子溶出物接種培養(yǎng)2天后，光鏡下觀察細菌增殖情況；在各材料表面接種實驗菌株培養(yǎng)8天后，應(yīng)用熒光染色法觀察細菌增殖情況。
　　結(jié)果：表面抑菌實驗結(jié)果顯示：從培養(yǎng)后2天起，實驗組A（Cu-TiO2）表現(xiàn)出明顯的抑菌效應(yīng)，其表面的金黃色葡萄球菌菌株ATCC25923細菌密度低于接

5、種濃度，并隨時間延長而逐漸下降，與其他兩組組間差別有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05);而實驗組B (TiO2)、對照組（純鈦片）尤抑菌效應(yīng)，其表面的金色葡萄球菌菌株ATCC25923的細菌密度高于接種濃度，并隨時間延長而逐漸升高。由實驗組B（TiO2涂層）及對照組（純鈦片）的離子溶出物與金黃色葡萄球菌菌株ATCC25923的細菌混懸液共同培養(yǎng)2天后，光鏡下可見有大量的金黃色葡萄球菌增殖，而實驗組A（Cu-TiO2涂層）的離子溶出物與實驗菌株共

6、同培養(yǎng)2天后，光鏡下細菌數(shù)量稀少，只管差別顯著。在實驗菌株接種培養(yǎng)8天后，實驗組B（TiO2涂層）及對照組（純鈦片）表面綠色熒光繁多，表面已有大量細菌粘附生長，而實驗組A（Cu-TiO2涂層）的鈦板表面綠色熒光稀少，與前兩組只管差別顯著，提示較少細菌粘附生長。
　　結(jié)論:微弧氧化摻銅納米（Cu-TiO2）涂層與金黃色葡萄球菌菌株ATCC25923共培養(yǎng)后觀察，該涂層具有明確的抗菌作用，其作用機制考慮與該涂層釋放銅離子有關(guān)。

7、　　第三部分：微弧氧化摻銅二氧化鈦納米涂層對成骨細胞MC3T3-E1生物活性的影響
　　目的：探討微弧氧化摻銅二氧化鈦（Cu-TiO2)納米涂層對成骨細胞MC3T3-E1牛物活性的影響。
　　方法：以Cu-TiO2、TiO2涂層作為實驗組A、B，純Ti片作為對照組，分別按一定的密度接種MC3T3-E1細胞進行培養(yǎng)。應(yīng)用掃描電鏡在24小時觀察成骨細胞在各材料表而的粘附鋪展情況；在4天和8天后，采用熒光染色法（碘化丙啶染色）觀察

8、成骨細胞在各材料表而的增猜數(shù)m ;在2，4，6和8天，分別應(yīng)用MTT法檢測各材料表而成骨細胞增猜數(shù)荒，采用流式細胞儀分析細胞增猜周期情況，以磷酸對硝基苯?底物法檢測堿性磷酸酶(ALP)活性；以RT-PCR法檢測成骨細胞分化標志物Ⅰ型膠原(ColⅠ)、堿性磷酸酶及骨鈣素(OC)的基因表達情況。
　　結(jié)果：電鏡掃描觀察提示，培養(yǎng)24小時后Cu-TiO2組的成骨細胞鋪展優(yōu)于其它兩組；熒光染色結(jié)果立觀提示，在笫4天和8天，Cu-TiO2涂

9、層表而成骨細胞增猜數(shù)量明顯多于其他兩組；MTT檢測結(jié)果表明：Cu-TiO2組在笫4天和6天其表而成骨細胞增猜數(shù)顯著多于其它兩組（PC0.05);流式細胞儀分析細胞周期結(jié)果顯示：在培養(yǎng)笫4，6天時，Cu-TiO2組G0/G1期細胞d分比則明顯低于其余兩組(P<0.05)，而S期、G2/M期細胞白分比明顯高于其余兩組(P<0.05);各組ALP活性隨培養(yǎng)時間而漸增，Cu-TiO2組在笫4，6天時明顯增高H.差異有統(tǒng)計學(xué)意義（p<0.05 )

10、;各組ALP、ColⅠ及OC基因表達均隨培養(yǎng)時間而漸增；Cu-TiO2組中，ALP基因在笫4，6天時，ColⅠ基因于笫6，8天時，OC基因在笫8天時，表達水平均明顯增高且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（p<0.05)。
　　結(jié)論：通過微弧氧化摻銅二氧化鈦（Cu-TiO2)納米涂層與成骨細胞MC3T3-E1共培養(yǎng)觀察，提示Cu-TiO2涂層具有顯著促進成骨細胞粘附鋪展、增殖及分化活性的作用，促進人工假體與宿主骨組織的骨鍵合，符合新型人工假體研制的